12. Срок службы и сохранность

Никель-железные аккумуляторы обладают наибольшим сроком службы по сравнению с известными практически применяемыми аккумуляторами. Срок службы их зависит главным образом от состава электролита и его температуры.

Кроме состава и температуры электролита на срок службы влияют режимы заряда и разряда, отличные от нормальных.

Так, например, систематические ускоренные заряды сокращают срок службы НЖ аккумуляторов примерно в 1,5... 2 раза. Вредное влияние ускоренных режимов заряда обусловливается более интенсивным вымыванием активных масс из аккумуляторов, а также повышенной температурой электролита в результате теплового действия зарядного тока.

Срок службы НЖ аккумуляторов определяется, как правило, состоянием положительного окисно-никелевого электрода. Аккумуляторы часто выходят из строя в то время, как их отрицательные электроды и механическая часть (оснастка) еще находятся в удовлетворительном состоянии.

Вопрос увеличения срока службы НЖ аккумуляторов и тем более восстановления емкости отработавших аккумуляторов (т.е. аккумуляторов, отдающих менее 50% номинальной емкости) может быть выяснен путем изучения причин, обусловливающих потерю емкости окисно-никелевым электродом. Причины снижения электрохимической активности окисно-никелевого электрода до настоящего времени еще не установлены. По мнению некоторых исследователей, снижение элек­трохимической активности окисно-никелевого электрода может быть объяснено отравлением или изменением электрохимически активных участков. Указывалось, что потеря емкости окисно-никелевым электродом при отравлении железом происходит вследствие образования электрохимически неактивного соединения между окисью железа и окисью никеля.

Винклер полагает, что с течением времени мелкокристаллические осадки активной массы аккумуляторов укрупняются, что является причиной падения емкости окисно-никелевых электродов. По у мнению П. Д. Луковцева, снижение емкости окисно-никелевого электрода в процессе эксплуатации является следствием укрупнения кристаллов окисла и упорядочения их структуры. Присутствие в активной массе таких элементов, как Mg, Fe, A1 и Si, оказывает отравляющее действие на работу окисно-никелевого электрода. Так, например, содержание в анодной массе 0,57% Mg/Ni снижает емкость аккумулятора к 400 циклу перезарядки более чем на 20%, содержание 0,9% Fe/Ni снижает емкость аккумулятора к 350 циклу на 15%.

Несколько слабее отравляющее действие кремния: 0,5% Si/Ni снижает коэффициент использования никеля к 360 циклу на 10%. В результате

рентгенографических исследовании анодных масс установлено, что с увеличением числа циклов в активной массе происходит постепенное укрупнение кристаллов и упорядочение кристаллической решетки NiOH, что затрудняет превращение закиси никеля в NiOOH при заряде, т.е. вызывает недозаряд. Процесс укрупнения кристаллов и упорядочение решетки Ni(OH)₂ сильно ускоряется при повышенных температура и увеличенной концентрации электролита.

Некоторые исследователи объясняют потерю емкости окисно-никелевым электродом значительным изменением вторичной структуры активной массы (уменьшением удельной поверхности и объема мелких пор).

Срок службы сокращается также, когда аккумуляторы эксплуатируются при длительных режимах разряда. Длительные режимы делают разряд более глубоким, что вызывает потерю емкости.

Согласно ГОСТ 9240—71 наработка (срок службы) НЖ аккумуляторов— не менее 750 циклов. Причем в течение всей наработки средняя емкость испытываемых НЖ аккумуляторов должна быть не ниже номинальной, емкость отдельных акку­муляторов— не ниже 90% от номинальной.

Срок хранения НЖ аккумуляторов и батарей в разряженном состоянии без электролита в сухом закрытом помещении должен быть 3,5 года.

Учитывая же практическую возможность использования аккумуляторов при несколько пониженной емкости, срок их службы можно считать более продолжительным. Снижение емкости на 25% против номинальной у НЖ аккуму­ляторов происходит примерно к 1500 циклу. Фактический срок хранения НЖ аккумуляторов во много раз превышает гарантированный.

Известны случаи эксплуатации НЖ аккумуляторов на протяжении более 25 лет. Срок службы и срок хранения НЖ аккумуляторов должен учитываться при оценке экономической эффективности их эксплуатации. Так, например, если фактический максимальный срок эксплуатации кислотных аккумуляторов составляет 5 лет, а НЖ аккумуляторов —20 лет, то при оценке экономической эффективности это обстоятельство должно учитываться. При этом необходимо принять во внимание и эксплуата-ционные расходы на протяжении определенного отрезка времени.